浅析高层建筑结构中剪力墙结构设计

邵昆 宋国用

【摘要】随着我国经济的发展迅速和人民生活水平的日益提高，建筑行业的发展日新月异，建筑业的发展要与城市化进程相适应。在对高层建筑结构进行设计时，其抗震结构始终是整个设计中较难实施也是最为薄弱的环节，因高层建筑本身的复杂特点以及地震发生时会造成的种种不确定影响。作者阐述了剪力墙结构设计在调整楼层最小剪力系数、调整楼层间位移与层高之比等方面所应遵循的基本原则，并对高层建筑中剪力墙的结构设计要点进行了详细分析，以有效保证建筑工程的施工质量。

【关键词】剪力墙；结构设计；高层建筑；剪力系数

1、剪力墙结构设计的基本原则

在建筑中剪力墙结构主要承载的就是水平以及竖直方向的荷载和重力，在剪力墙设计中不但要求其安全合理，还需要对其经济问题进行思考。在设计中，对于各项位移的限制值也需要使其能够满足，对于其构件中的抗侧力构件作用也需要加强思考。对于剪力墙的竖向设计也需要使其能够满足位移限制值相关规范的要求，尽可能的使其数量能够减少，同时对于基本的振力也不造成影响。

1） 调整楼层最小剪力系数方面的原则。在进行剪力墙的设计中对于其构件尽可能的减少布置，其中最佳的设计方案就是进行大开间剪力结构的布置，使得侧向刚度结构能够达到最好的状态。同时，楼层间的剪力系数也要确保较小，但是不能超过相关规范规定的范围，短肢剪力墙承受的地震倾覆力矩以及和整体总底部承受的地震倾覆力比一定要不大于1∶ 4，这样不但能够将结构自身的重量减小，并且还能减少地震所带来的损害，可节约成本。

2） 调整楼层间最大位移与层高之比方面的原则。在对规范规定的最大楼层间的位移进行计算时，假如建筑所处地区出现地震的情况比较多，对楼层的标准值在进行计算时可以将结构的整体弯曲变形进行保留，在以弯曲变形为主的建筑中需要计入扭转变形。在高层建筑当中重点需要考虑的就是楼层间的剪力变形以及扭转变形。结构的剪切变形主要是通过竖向构件的数量进行确定的，在实际的工程中，有很多构件还是很难满足的，同时还需要加强对构件的合理布局，如果布局不合理，就会导致产生扭转变形，那么楼层间的位移就很难达到要求。所以，相对高层建筑来说，不能简单的只是利用楼层间的位移来进行竖向构件刚度的确认，同时还需要尽可能的减少扭转变形。

3） 调整剪力墙结构连续超限方面的原则。剪力墙结构的连续跨高比如果太小就会出现弯矩和剪力过大的情况，这样就超过了相关规范限度，跨高比一般不小于2. 5。按照相关规定的要求，在跨高比小于5 时，连续梁是不能进行折减的，对跨高比的合理选择能够有效的避免剪力和弯矩过量。在进行结构设计中对以上所述有效合理的利用就能够在一定程度上降低工程成本。

在对剪力墙的结构设计中，不仅需要符合相关规定，还需要加强对其他方面因素的考虑，对建筑物的立面以及平面一定要尽可能的确保均匀，并且剪力墙结构一定要远离房屋中间，这样是为了确保房屋的整体抗扭能力。

2、剪力墙结构设计在建筑结构中的应用

1） 对剪力墙暗柱钢筋进行合理配置。相关规定表明，对于一级、二级以及三级剪力墙结构设计，一定要设置暗柱与端柱。在剪力墙结构设计中设置暗柱与端柱，能够在一定程度上消耗大量地震波的能量，因为剪力墙的边缘构件抗拉的能力很强，所以能够有效的提高建筑的稳定性。

2） 对剪力墙结构进行合理布置。在建筑结构设计中，能够有效的利用钢筋混凝土的剪力墙，承担一定的水平地震作用力以及来自各个方向的荷载力。所以，在对剪力墙进行布置的时候，一定要达到建筑本身的要求，找到建筑自身的曲线，再对其进行规则性的布置。在对其进行布置的时候，除了要考虑建筑竖向的承载构件的布置，还要考虑建筑结构的对称性，进而避免建筑在受到水平地震力的时候，发生扭转效应。

对剪力墙结构进行合理布置，首先，要慎重的选择短肢的剪力墙结构，这样不仅能够对建筑进行灵活的布置，还能够有效的减少建筑结构的重量，短肢剪力墙结构，建筑的抗震能力不强，不能够保障建筑的稳定性。其次，在建筑结构中不能够出现独立的小墙肢，如果在建筑设计中，出现了独立的小墙肢，就会加大建筑施工的难度系数。因此，在建筑设计中，要运用合并洞口來对建筑剪力墙进行合理的布置，进而避免使用独立墙肢，降低施工的难度系数。最后，要保障剪力墙的整体刚度，在施工过程中，如果剪力墙的刚度过大，那么就能够有效的减少施工的时间，导致地震力较大，消耗更多的建筑能源，经济效应差。除此之外，地震力增大将会导致建筑墙肢与连梁超筋之间不能够达到抗剪力的标准，因此加大了截面设计的难度系数。所以在控制剪力墙整体刚度时，一定要满足位移限制的标准。

剪力墙布置时遵循的原则： 在建筑物的角部必须设置剪力墙； 在楼梯间、电梯间处的墙体也要设置剪力墙；尽量多布置一些“L”形、“T”形的剪力墙； 剪力墙应该尽量在一条直线上； 当剪力墙的长度大于5 m 时，在剪力墙刚度富裕的情况下可设置结构洞口； 尽量不要出现短肢剪力墙。

3） 合理的控制剪力墙结构参数。为了保证高层建筑结构设计中剪力墙结构布置的合理性、恰当性以及科学性，就要对位移比、侧向刚度比、周期比等一些参数进行有效的控制。位移比通常是指高层建筑中，竖向构件本身的楼层的位移和水平位移与楼层平均值的比值。除此之外，还对剪力墙结构布置其自身的不规则性进行限值，这样能够有效的防止建筑出现偏心力，出现建筑扭转的现象。位移比限值是根据刚性楼板假定的条件下确定的，高层建筑的竖向构件位移比一般是不能够超过1. 2 倍的。

4） 连梁设计。如果剪力墙受水平荷载时，墙肢就有可能产生扭曲变形，连续梁对于墙肢的水平力能够平衡，在一定意义上能够改善墙肢的受力状态，对墙肢能起到约束的作用。因此，在连梁设计时，需要对连梁刚度以及高度进行适当的折减，有效增加跨度以此降低结构的刚度，对抗震结构的设计进行完善，能有效缓解地震对剪力墙的影响。除此之外，为了能够有效提高结构的抗震性能以及承载力，也可以适当的增加剪力墙的厚度，增加连梁截面，使连梁的作用得到最大限度发挥。

结 语

当前，随着人们对于高层建筑的需求增多，大量的高层建筑在各种用途的建筑中出现，这在一定程度上能够有效利用土地使用面积，符合当前社会经济发展的需求。对高层建筑中的剪力墙的应用更能有效的体现出其很好的优势。不但能够满足建筑最基本的使用功能，还能够对人们日益增长的个性化需求以及工程经济性需求和耐久性的要求都可以实现。剪力墙的结构设计技术的应用能够有效的确保建筑的质量，也能够降低建筑工程的生产成本。

参考文献

[1] 张建勋，谷军，张帆. 框架剪力墙结构的概念设计要点分析[J]. 建筑设计管理，2011（ 10） ： 3-5.

[2] 师希望，林顺青. 某高层框架—剪力墙结构设计要点的探讨[J]. 科学之友，2011（ 9） ： 6-8.

[3] 郭兆伟. 高层框架剪力墙结构抗震设计的技术要点分析[J]. 建材技术与应用，2011（ 1） ： 7-10.

[4] JGJ 3—2010，高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析[S].